岩质边坡的坡体结构及变形破坏模型探讨(假日专题)

岩质边坡稳定性的一个主要控制因素是坡体结构,分析坡体的稳定性,首先要查清坡体结构,从而方可判断坡体的变形分析模型与变形发展趋势和稳定状态。
岩质边坡的坡体结构主要可分为层状(含似层状)、块状、破碎和散体状坡体结构四大类。
1、层状(含似层状)坡体结构
坡体一般由相互平行的岩层构成,层与层之间为贯通性较好的多成因结构面,坡体岩性可以是单一的,也可以是多层、互层或夹层的。此外类坡体包括沉积岩(如砂泥岩、页岩、灰岩等)、部分变质岩(如片麻岩、片岩、板岩等)及沉积型火山岩(火山角砾岩、凝灰岩等)。其中最为常见的是沉积岩。
层状(含似层状)坡体结构是不连续介质模型,坡体在结构上、岩性组合上往往是不均一的,为典型的各向异性结构,坡体的稳定性主要取决于层间结构段的性质与临空面的配套组合。层状(含似层状)坡体结构可以形成近水平层状、斜交状、顺倾状或反倾状边坡。
一般情况下反倾状、水平状坡体结构的边坡稳定性相对较好。而顺倾状坡体往往稳定性较差,尤其是存在层间软弱夹层时,层面的力学性质将大幅降低,坡体的稳定性将大幅降低。
此外,对于层状与临空面倾向处于斜交状态的坡体结构,其稳定性与层面和临空面的夹角有直接关系。夹角越大,稳定性相对越好;夹角越小,稳定性相对就越差。因此,有的规范将层面和临空面的夹角以40~45°为界划分边坡是否属于顺层的分界点。
对于层状的反倾状坡体变形模型,多为依附于多组结构面的追踪形成贯通性结构面所致,是为切层变形;水平状坡体则多为依附于层间软化、泥化层形成平推式或错落式变形体模型,这在四川盆地的红层地区是比较常见的。
2、块状坡体结构
块状坡体结构主要由厚层、巨厚层沉积岩、岩浆岩或部分变质岩组成。常见的有厚层或巨厚层的砂岩、砾岩、灰岩,花岗岩、闪长岩、玄武岩、大理岩、石英岩等。
块状坡体结构完整性较好时可近似为均一连续的弹性介质模型,而当坡体中存在发育较好的结构面、小断层等时表现为不连续介质模型。
一般来说,块状坡体结构往往由于岩体强度较大,故形成的边坡稳定性往往相对较好,可形成高大的陡崖、山体。但如果坡体中存在贯通性结构面、流面、断层时则坡体的稳定性将大幅降低。如试验场地的中~微风化花岗岩高边坡就是在坡脚开挖揭穿宽约1.0m的断层,造成坡体依附于坡体中贯通的花岗岩外倾结构面而发生了大规模滑坡。
3、破碎状坡体结构
破碎状坡体结构多位于地质构造强烈造成岩体严重揉皱、破碎,或岩性较软的突出的高大坡体在长期风化、卸荷作用下,坡体中结构面发育造成岩体支离破碎,导致由结构面切割的结构体块径较小形成,坡体结构多表现型为不连续介质模型。
破碎状坡体结构的边坡稳定性主要取决于多组结构面的追踪贯通程度,或控制坡体碎裂程度的断层发育特征。如某破碎的火山碎屑岩高边坡,坡体多次变形后虽然采用了缓坡率刷方减载,但由于没有有效解决坡体的多组外倾结构面形成的追踪贯通性结构面,导致在暴雨作用下坡体发生了依附于追踪结构面的大型滑坡。
4、散体状坡体结构
散体状坡体结构往往与区域性大断裂的构造作用、岩浆岩大规模入侵的挤压作用造成坡体中结构面非常密集,造成岩体多呈散体状,而形状多变的岩体构成。因此,由于岩体极度破碎,故往往可近似为连续介质模型。
散体状坡体结构的边坡稳定性评价上表现为类土质性质,坡体的稳定性主要受岩体强度控制,故往往可近似采用圆弧搜索法进行计算。如有些区域性大断裂中通过地区往往形成宽度较大、断层物质呈糜棱状的散体物质。依附于这类物质的边坡稳定性检算时,往往可采用圆弧搜索法进行。
综上,以上四大类为岩质边坡的主要结构形式,是分析岩质边坡稳定性的前提。当然,坡体结构的划分不同的人有不同的形式,但无论何种划分模式,能有效说明坡体特征和解决问题的就是好的划分模式,不必拘泥于某一形式。
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